江蘇省東臺中等專業(yè)學校 王錦旭

故障現(xiàn)象一輛2013年產(chǎn)一汽解放途威卡車，搭載型號為CA6DL1-26E4的電控高壓共軌發(fā)動機，累計行駛里程約為40萬km，車主反映，發(fā)動機怠速時內(nèi)部傳出類似敲缸的異響。

故障診斷接車后首先試車驗證故障現(xiàn)象。接通點火開關(guān)，起動發(fā)動機，一段時間后，發(fā)動機內(nèi)部傳出清脆而連續(xù)的“嘎啦、嘎啦”的敲擊聲。低速時，異響比較明顯；隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速的升高，異響逐漸減弱甚至不明顯（推測被發(fā)動機正常工作的噪聲所掩蓋）；松開加速踏板，異響再次出現(xiàn)；嘗試用聽診器去判斷異響的區(qū)域，發(fā)現(xiàn)異響不是停留在某一氣缸，而是在多個氣缸連續(xù)傳出。詢問車主得知，之前發(fā)動機異響只是在早上熱機過程中才會出現(xiàn)，車輛行駛過程中發(fā)動機動力無異常，故也沒有去理會。近段時間，發(fā)現(xiàn)發(fā)動機加速沒有之前順暢，且發(fā)動機動力也明顯下降。于是將車輛開到修理廠進行檢修，維修人員診斷為活塞銷或軸瓦異響，要求解體發(fā)動機進一步檢查。按照維修人員的排查思路，進行了發(fā)動機大修，更換了相關(guān)磨損件，重新裝復后試車，異響依然存在。筆者在得知該車發(fā)動機做過大修后，決定通過路試進一步確認故障。路試時，發(fā)現(xiàn)發(fā)動機動力明顯不足，從后視鏡觀察到排氣管冒黑煙。根據(jù)上述故障現(xiàn)象，初步判斷為發(fā)動機噴油正時不準確（懷疑是噴油時間過早），進而導致發(fā)動機燃燒異響?；貜S后，連接故障檢測儀讀取故障代碼，無任何故障代碼存儲；讀取發(fā)動機系統(tǒng)數(shù)據(jù)流，也沒有發(fā)現(xiàn)任何異常。

查閱相關(guān)資料得知，為了實現(xiàn)發(fā)動機的最佳燃燒，必須根據(jù)運行工況和環(huán)境條件調(diào)節(jié)噴油時間，即最佳噴油時間控制（圖1）。在此控制過程中，發(fā)動機控制單元根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速確定基本噴油時間，同時，還要根據(jù)發(fā)動機負荷、冷卻液溫度、進氣壓力等修正噴油時間，進而確定目標噴油時間。結(jié)合最佳噴油時間控制原理，按照噴油正時不準確的維修思路，決定先從基本噴油時間著手檢查，而基本噴油時間與發(fā)動機轉(zhuǎn)速有關(guān)。

圖1 最佳噴油時間控制原理

本著由簡入繁的診斷原則，筆者決定首先檢查曲軸位置傳感器。該車曲軸位置傳感器為電磁式，安裝在發(fā)動機后端飛輪齒圈上方，與信號觸發(fā)裝置（即飛輪齒圈，飛輪齒圈上有60個齒缺2個齒）協(xié)同工作。當發(fā)動機工作時，曲軸每旋轉(zhuǎn)一圈，曲軸位置傳感器的電磁感應線圈產(chǎn)生58個規(guī)則的交流脈沖電壓信號和1個畸變的交變信號。曲軸位置傳感器的作用如下：一是用于精準計算曲軸位置（當信號波形突變時，即為一缸或六缸上止點位置）；二是用于計算發(fā)動機轉(zhuǎn)速；三是用于計算基本噴油時間；四是用于計算噴油脈寬（噴油量）。由于發(fā)動機系統(tǒng)內(nèi)無相關(guān)故障代碼存儲，決定采取更換新件的方法去排查故障。更換上新的曲軸位置傳感器，并檢查曲軸位置傳感器至發(fā)動機控制單元之間的線束及導線連接器，確認無異常后起動發(fā)動機，故障依舊?？紤]曲軸位置傳感器的信號能否正確傳送至發(fā)動機控制單元，除了需要檢查曲軸位置傳感器自身外，還需要檢查信號觸發(fā)裝置，由于拆檢飛輪齒圈的工作相對繁瑣，筆者決定使用示波器采集曲軸位置傳感器輸出波形。連接示波器，起動發(fā)動機，采集曲軸位置傳感器輸出波形，發(fā)現(xiàn)輸出波形中存在雜波（圖2紅圈標注部分，黃線為凸輪軸位置傳感器輸出波形），判定曲軸位置傳感器的信號的確受到外界電磁波干擾。由于該款發(fā)動機使用BOSCH EDC7系統(tǒng)，在曲軸位置傳感器失效的情況下，單獨使用凸輪軸位置傳感器，發(fā)動機也能起動，只是起動有所延遲和功率受限（發(fā)動機控制單元默認為跛腳回家模式）。于是斷開曲軸位置傳感器導線連接器，起動發(fā)動機，發(fā)動機異響依然存在。難道凸輪軸位置傳感器的信號也受到干擾？帶著這個疑問，維修人員連接示波器采集凸輪軸位置傳感器輸出波形（圖3），結(jié)果證實了筆者的設(shè)想。

確認曲軸位置傳感器和凸輪軸位置傳感器的信號均受到干擾后，接下來要做的是找到信號干擾源。根據(jù)以往的維修經(jīng)驗，認為最有可能造成信號干擾的部件是發(fā)電機。將發(fā)動機熄火，斷開發(fā)電機勵磁接線，再次起動發(fā)動機，異響果真消失。連接示波器，采集曲軸位置傳感器和凸輪軸位置傳感器輸出波形，均恢復正常。后在解體發(fā)電機過程中，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機轉(zhuǎn)子軸上的滑環(huán)存在過度磨損，滑環(huán)邊緣被炭刷已磨出約1.5 mm的凸肩，且炭刷與滑環(huán)的接觸面也比較粗糙。

圖2 曲軸位置傳感器輸出波形中出現(xiàn)雜波（截屏）

圖3 凸輪軸位置傳感器輸出波形中出現(xiàn)雜波（截屏）

故障排除 更換發(fā)電機后試車，上述發(fā)動機異響消失，至此，故障徹底排除。

故障總結(jié) 在本故障案例中，由于發(fā)電機內(nèi)部轉(zhuǎn)子軸上的滑環(huán)過度磨損且與炭刷接觸不良，從而產(chǎn)生交變的電場與磁場，并以電磁波形式輻射出去，較強的電磁波輻射又會干擾曲軸位置傳感器和凸輪軸位置傳感器的信號，導致噴油時間不準確，進而造成發(fā)動機燃燒異響。因此，維修人員在故障排查過程中，故障診斷思路顯得尤為重要，當然不可或缺的是診斷設(shè)備與相關(guān)的診斷知識。